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1、操作系统与操作系统与LinuxLinux实现实现第第第第6 6 6 6章章章章 常用开发工具常用开发工具常用开发工具常用开发工具 主要内容gcc编译系统的概念和使用 gdb程序调试工具的概念和使用程序维护工具make 的概念和使用 6.1 gcc编译系统编译系统6.1.1 文件名后缀文件名后缀文件名后缀 文 件 类 型 文件名后缀 文 件 类 型.cC源文件.F .fpp .FPPFORTRAN源文件.i预处理后的C源文件.s汇编程序文件.ii预处理后的C+源文件.S必须预处理的汇编程序文件.mObjective-C源文件.o目标文件.mi预处理后的Objective-C源文件.a静态链接库.
2、h头文件.so动态链接库.C .cc .cp.cpp .c+.cxxC+源文件 6.1.2 C语言编译过程语言编译过程 1预处理阶段 预处理是常规编译之前预先进行的工作，故此得名。它读取C语言源文件，对其中以“#”开头的指令（伪指令）和特殊符号进行处理。主要包括文件包含、宏定义和条件编译指令。2编译阶段编译程序（Compiler）对预处理之后的输出文件进行词法分析和语法分析，试图找出所有不符合语法规则的部分 3汇编过程汇编过程是汇编程序（Assembler）把汇编语言代码翻译成目标机器代码的过程 4连接阶段连接程序（Linker）要解决外部符号访问地址问题连接模式分为静态连接和动态连接 6.1
3、.3 gcc命令行选项命令行选项在Linux系统中，C/C+程序编译命令是gcc$gcc f1.c f2.c （针对C语言源程序）执行完成后，生成默认的可执行文件a.out。1预处理选项几个预处理常用选项：-C -D name -D name=definition -U name -I dir -o file -E 2编译程序选项 gcc编译程序常用选项及其作用 选 项 格 式 功 能-c 只生成目标文件，不进行连接。用于对源文件的分别编译-S 只进行编译，不做汇编，生成汇编代码文件格式，其名与源文件相同，但扩展名为.s-o file 将输出放在文件file中。如果未使用该选项，则可执行文件放
4、在a.out中-g 指示编译程序在目标代码中加入供调试程序gdb使用的附加信息-v 在标准出错输出上显示编译阶段所执行的命令，即编译驱动程序及预处理程序的版本号 3优化程序选项 优化程序常用的选项及其作用 选 项 格 式 功 能-O-O1 试图减少代码大小和执行时间，但并不执行需要花费大量编译时间的任何优化-O2 在-O1级别的优化之上，还进行一些额外调整工作除不做循环展开、函数内联和寄存器重新命名外，几乎进行所有可选优化-O3 除了完成所有-O2级别的优化之外，还进行包括循环展开和其他一些与处理器特性相关的优化工作-O0 不执行优化-Os 具有-O2级别的优化，同时并不特别增加代码大小 4连
5、接程序选项 连接程序常用的选项及其功能 选 项 格 式 功 能 object-file-name 不以专用后缀结尾的文件名就认为是目标文件名或库名。连接程序可以根据文件内容来区分目标文件和库-c -S -E 如果使用其中任何一个选项，那么都不运行连接程序，而且目标文件名不应该用做参数-llibrary 连接时搜索由library命名的库。连接程序按照在命令行上给定的顺序搜索和处理库及目标文件。实际的库名是liblibrary，但按默认规则，开头的lib和后缀（.a或.so）可以被省略-static 在支持动态连接的系统中，它强制使用静态链接库，而阻止连接动态库；而在其他系统中不起作用-Ldir
6、 把指定的目录dir加到连接程序搜索库文件的路径表中，即在搜索-l后面列举的库文件时，首先到dir下搜索，找不到再到标准位置下搜索-Bprefix 该选项规定在什么地方查找可执行文件、库文件、包含文件和编译程序本身数据文件-o file 指定连接程序最后生成的可执行文件名称为file，不是默认的a.out 6.2 gdb程序调试工具程序调试工具程序中的错误可按性质分为三种：（1）编译错误，即语法错误。（2）运行错误。（3）逻辑错误。查找程序中的错误，诊断其准确位置，并予以改正，这就是程序调试。程序调试分为人工查错与机器调试。6.2.1 启动启动gdb和查看内部命令和查看内部命令为了发挥gdb的
7、全部功能，需要在编译源程序时使用-g选项。如：$gcc -g prog.c -o prog （针对C语言源程序prog.c）启动gdb的方法有以下几种：（1）直接使用shell命令gdb （2）以一个可执行程序作为gdb的参数 （3）同时以可执行程序和core文件作为gdb的参数 （4）指定一个进程号PID作为gdb的第二个参数6.2.2 显示源程序和数据显示源程序和数据1显示和搜索源程序（1）显示源文件利用list命令可以显示源文件中指定的函数或代码行（2）模式搜索 forward-search regexp search regexp reverse-search regexp 2查看运行
8、时数据（1）print命令 一般使用格式是：print /fmt exp（2）gdb所支持的运算符 type adrexp 表示一个数据类型为type、存放地址为adrexp的数据。是一个与数组有关的双目运算符，使用形式如：print array10 print array35 file:var （或者 function:var）表示文件file（或者函数function）中变量var的值（3）输出格式在print /fmt exp命令中，“/”之后的fmt是表示输出格式的字母，它由表示格式的字母和表示数据长度的字母组成。（4）whatis命令显示出变量的数据类型（5）x命令可以查看内存地址中
9、数据的值。其使用格式是：x /fmt address（6）display命令可以预先设置一些要显示的表达式。其一般格式是：display /fmt exp（7）显示函数调用栈信息 显示函数调用栈信息的命令 格 式 功 能 backtrace n|-nbt n|-nwhere n|-n 打印当前的函数调用栈的所有信息。如果有参数n（正整数），则只打印栈顶上n层帧的信息；如果是-n的形式，则只打印栈底n层帧的信息 frame nf n其中，n是栈中帧的编号，从0（表示栈顶）开始递增。如果不带参数，则显示出当前栈帧的信息；如果给出参数n，则选定帧号为n的帧作为当前帧 up n 表示向上移动n层栈帧。
10、如果没有参数，则表示向上移动一层 down n 表示向下移动n层栈帧。如果没有参数，则表示向下移动一层 info frameinfo f 显示出当前栈帧的所有信息，如函数地址，调用函数的地址，被调用函数的地址，目前函数的程序语言、函数参数地址及值、局部变量的地址等。6.2.3 改变和显示目录或路径改变和显示目录或路径（1）directory命令一般格式是：directory dir 或者 dir dir（2）cd命令使用格式为：cd dir（3）path命令使用格式是：path dirs（4）pwd命令（5）show directories（6）show paths6.2.4 控制程序的执行控
11、制程序的执行断点（breakpoint），观察点（watchpoint），捕捉点（catchpoint）统称为停止点 1设置和显示断点（1）设置断点：用break命令（其缩写形式为b）设置断点：（2）显示断点info breakpoints numinfo break num2设置和显示观察点（1）设置观察点watch expr（2）显示观察点info breakpoints info watchpoints 3设置捕捉点命令catch的格式是：catch event4维护停止点delete clear disable enable 5运行程序run命令的格式：run args 6程序的单步跟
12、踪和连续执行（1）单步跟踪实行单步跟踪的命令是step和next，其格式是：step N next N（2）连续执行 continue，c或fg命令 7函数调用 call expr return expr6.2.5 其他常用命令其他常用命令1执行shell命令其格式是：shell command-string2修改变量值(gdb)print x=10(gdb)set variable x=103跳转执行jump linenumjump *addr 6.2.6 应用示例应用示例 示例程序源代码（1）使用带-g选项的gcc命令对该程序进行编译：$gcc -g dbme.c -o dbme程序运行时
13、出现错误段错误（2）用程序名dbme作为参数启动gdb。（3）在gdb环境下运行该程序。使用backtrace命令 使用list命令显示相关行的内容 利用print命令可以打印出任何合法表达式的值（4）设置断点另外设置一个断点，另外设置一个断点，i i值等于值等于9999。6.3 程序维护工具程序维护工具make6.3.1 make的工作机制的工作机制GNU的make的工作过程如下：依次读入各makefile文件；初始化文件中的变量；推导隐式规则，并分析所有规则；为所有的目标文件创建依赖关系链；根据依赖关系和时间数据，确定哪些目标文件要重新生成；执行相应的生成命令。1makefile文件mak
14、e被调用后会依次查找名为GNUmakefile，makefile和Makefile的描述文件 Makefile规则有以下通用形式：目标文件：相依文件命令1#注释命令n#注释依赖行从一行的开头开始书写各命令行单独占一行，每个命令行的第一个字符必须是制表符，而不能使用8个空格#号后的内容为注释 在依赖行上，目标文件和相依文件之间要用一个或两个冒号分开 一个示例:prog:x.o y.o z.o assmb.o gcc x.o y.o z.o assmb.o -L/home/mqc/lib-lm -o progx.o:x.c defs.h gcc -c x.cy.o:y.c defs.h gcc -
15、c y.cz.o:z.c gcc -c z.cassmb.o:assmb.s as -o assmb.o assmb.sclean:rm prog *.o6.3.2 使用变量使用变量1变量定义和引用make的变量（又称做宏定义）一般均由大写字母和数字组成。定义变量的一般格式是：=引用make变量的方式与引用shell变量类似，即：把变量用圆括号括起来，并在前面加上“$”符号。例如：$(OBJECT)$(LIBES)2自动变量除了用户定义的变量外，make也可以使用环境变量、自动变量和预定义变量。make中定义了一些它们的值会因环境的不同而发生改变的变量，被称为自动变量。例如：$表示规则中的目标
16、文件集合$?所有比目标文件还新的那些相依文件的集合，以空格分开$规则中的第一个相依文件名$规则中所有相依文件的集合，以空格分开$*如果目标文件的后缀是make所识别的，则$*就是去掉后缀的目标文件名3预定义变量归档库:AR ARFLAGS汇编命令：AS ASFLAGSC编译命令：CC CPP CFLAGS CPPFLAGSC+编译命令：CXX CXXFLAGS6.3.4 make命令常用选项命令常用选项make命令有丰富的命令行选项。例如：-C dir 把目录改到dir -d 输出所有的调试信息 -e 指明环境变量优先于makefile文件中的变量 -f file 使用file文件作为makefile文件 -I 忽略在执行重新生成文件的命令的过程中出现的所有错误 -I dir 或 Idir 指定一个包含makefile文件的搜索目录